CN114755154A - 注浆试验装置及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种注浆试验装置及试验方法，试验方法应用于注浆试验装置，注浆试验装置包括：容器、供水组件和注浆组件，容器用于放置礁灰岩试样，注浆组件用于对礁灰岩试样进行注浆，供水组件包括第一喷水器、第二喷水器、自动供水箱、第一供水管、第二供水管和第三供水管，第一喷水器和第二喷水器分别设于容器的两端且二者的出水端相向设置，第一供水管连接于自动供水箱和第一喷水器的进水端之间，第二供水管连接于自动供水箱和第二喷水器的进水端之间，第三供水管连接于自动供水箱和容器的中部之间，第一供水管、第二供水管和第三供水管上均设有截止阀。上述的注浆试验装置能够模拟多种注浆环境，有利于减小试验结果与实际操作之间的偏差。
Description
技术领域
本发明涉及注浆试验技术领域，特别涉及一种注浆试验装置及试验方法。
背景技术
近些年来，人们开始重视海洋的开发利用，使得我国的海洋土木工程得到快速的发展，其中，礁灰岩作为海洋中最常见的一类岩石，在海洋土木工程中具有十分重要的研究价值。礁灰岩具有表观多孔隙、结构疏松、颗粒形状不规则、孔隙率高、颗粒易破碎等特点，因此礁灰岩不能直接用于海洋土木工程中，而是需要先对其进行注浆加固处理，注浆法能够有效加固岩土体结构，封堵水力通道，从而有利于避免次生伤害。目前，国内外学者研制了一系列的注浆试验装置，在一定程度上推动了注浆理论的发展，对海洋土木工程的实践提供了指导，但是，现有的注浆试验装置的注浆环境较为单一，无法真实地还原在海底对礁灰岩进行注浆的场景，导致试验结果与实际操作存在较大的偏差。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种注浆试验装置，能够模拟多种注浆环境，有利于减小试验结果与实际操作之间的偏差。
本发明还提出一种应用于上述注浆试验装置的试验方法。
根据本发明的第一方面实施例的注浆试验装置，包括：容器，包括容器主体和盖体，所述容器主体内设有容纳腔，所述容器主体的顶部设有连通于所述容纳腔的开口，所述盖体盖设于所述容器主体顶部的开口处，所述容器主体的一端设有连通于所述容纳腔的第一安装口，所述容器主体的另一端设有连通于所述容纳腔的第二安装口，所述容器主体的中部设有连通于所述容纳腔的进水口，所述容器主体或所述盖体上设有压力表；供水组件，包括第一喷水器、第二喷水器、自动供水箱、第一供水管、第二供水管和第三供水管，所述第一喷水器设于所述容纳腔靠近所述第一安装口的一端，所述第二喷水器设于所述容纳腔靠近所述第二安装口的一端，所述第一喷水器的出水端和所述第二喷水器的出水端相向设置，所述第一喷水器上设有第一避让口，所述第二喷水器上设有第二避让口，所述第一供水管连接于所述自动供水箱的出水端和所述第一喷水器的进水端之间，所述第二供水管连接于所述自动供水箱的出水端和所述第二喷水器的进水端之间，所述第三供水管连接于所述自动供水箱的出水端和所述进水口之间，所述第一供水管、所述第二供水管和所述第三供水管上均设有截止阀；注浆组件，包括进浆室、出浆室、注浆泵、进浆管和出浆管，所述进浆室穿设于所述第一安装口和所述第一避让口内，所述出浆室穿设于所述第二安装口和所述第二避让口内，所述进浆室的出浆端和所述出浆室的进浆端相向设置，所述进浆管连接于所述注浆泵的出浆端和所述进浆室的进浆端之间，所述出浆管的一端连接于所述出浆室的出浆端，所述出浆管上设有流量计。
根据本发明实施例的注浆试验装置，至少具有如下有益效果：进行试验前，将礁灰岩试样放入所述容纳腔内，进行试验时，若打开所述第一供水管上的截止阀并关闭所述第二供水管和所述第三供水管上的截止阀，即可在顺流条件下进行注浆，若打开所述第二供水管上的截止阀并关闭所述第一供水管和所述第三供水管上的截止阀，即可在逆流条件下进行注浆，若打开所述第三供水管上的截止阀并关闭所述第一供水管和所述第二供水管上的截止阀，同时调节所述自动供水箱以使水流缓慢地注入所述容纳腔内，即可在静水条件下进行注浆，若同时关闭所述第一供水管、所述第二供水管和所述第三供水管上的截止阀，即可在无水条件下进行注浆，上述的注浆试验装置能够模拟多种注浆环境，有利于减小试验结果与实际操作之间的偏差。
根据本发明的一些实施例，还包括收集箱，所述出浆管远离所述出浆室的出浆端的一端连接于所述收集箱。
根据本发明的一些实施例，所述容纳腔内设有第一挡板和第二挡板，所述第一挡板位于所述第一喷水器的出水端处，所述第一挡板上对应所述第一喷水器的出水端设有第一通道，所述第二挡板位于所述第二喷水器的出水端处，所述第二挡板上对应所述第二喷水器的出水端设有第二通道，所述第一通道和所述第二通道内均设有止回阀，所述第一挡板上对应所述进浆室设有第一避让通孔，所述进浆室远离所述进浆管的一端嵌设于所述第一避让通孔内，所述第二挡板上对应所述出浆室设有第二避让通孔，所述出浆室远离所述出浆管的一端嵌设于所述第二避让通孔内。
根据本发明的一些实施例，所述盖体和所述容器主体之间设有密封结构。
根据本发明的一些实施例，所述容器为透明结构。
根据本发明的一些实施例，所述容器主体或所述盖体上设有刻度。
根据本发明的第二方面实施例的试验方法，其应用于根据本发明上述第一方面实施例的注浆试验装置，包括以下步骤：
制作透明状的礁灰岩试样；
打开盖体，将礁灰岩试样放入容纳腔内并将盖体重新盖设于容器主体顶部的开口处；
通过供水组件向容纳腔内注水，以使礁灰岩试样的孔隙中充满水；
通过注浆组件向礁灰岩试样的孔隙中注浆；
观察浆液的扩散过程并记录压力表和流量计的数据；
其中，供水组件存在以下几种工况：
顺流工况，打开第一供水管上的截止阀并关闭第二供水管和第三供水管上的截止阀；
逆流工况，打开第二供水管上的截止阀并关闭第一供水管和第三供水管上的截止阀；
静水工况，打开第三供水管上的截止阀并关闭第一供水管和第二供水管上的截止阀，同时调节自动供水箱以使水流缓慢地注入容纳腔内。
根据本发明实施例的试验方法，至少具有如下有益效果：进行试验时，若将供水组件切换至顺流工况，即可在顺流条件下进行注浆，若将供水组件切换至逆流工况，即可在逆流条件下进行注浆，若将供水组件切换至静水工况，即可在静水条件下进行注浆，若同时关闭第一供水管、第二供水管和第三供水管上的截止阀，即可在无水条件下进行注浆，从而能够模拟多种注浆环境，有利于减小试验结果与实际操作之间的偏差。
根据本发明的一些实施例，采用3D打印技术制作礁灰岩试样。
根据本发明的一些实施例，将礁灰岩试样放入容纳腔之前，在容纳腔的内壁上贴设透明薄膜。
根据本发明的一些实施例，贴设透明薄膜之前，在透明薄膜朝向容纳腔的内壁的一面蘸取少量的水。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施例的注浆试验装置的结构示意图；
图2是图1所示结构中的容器的结构示意图；
图3是图1所示结构中的第一喷水器的结构示意图；
图4是图1所示结构中的第一挡板的结构示意图。
附图标记：
容器主体110、第一安装口111、第二安装口112、进水口113、第三安装口114、第四安装口115、刻度116、盖体120、压力表200、第一喷水器310、第一避让口311、第二喷水器320、自动供水箱330、第一供水管340、第二供水管350、第三供水管360、截止阀400、进浆室510、出浆室520、注浆泵530、进浆管540、出浆管550、流量计600、收集箱700、第一挡板800、第一通道810、第一避让通孔820、第二挡板900。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，如果涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，如果出现若干、大于、小于、超过、以上、以下、以内等词，其中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。
在本发明的描述中，如果出现第一、第二等词，只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1至图3，根据本发明的实施例的注浆试验装置，包括容器、供水组件和注浆组件。
容器包括容器主体110和盖体120，容器主体110内设有容纳腔，容器主体110的顶部设有连通于容纳腔的开口，盖体120盖设于容器主体110顶部的开口处，容器主体110的一端设有连通于容纳腔的第一安装口111，容器主体110的另一端设有连通于容纳腔的第二安装口112，容器主体110的中部设有连通于容纳腔的进水口113，容器主体110或盖体120上设有压力表200，供水组件包括第一喷水器310、第二喷水器320、自动供水箱330、第一供水管340、第二供水管350和第三供水管360，第一喷水器310设于容纳腔靠近第一安装口111的一端，第二喷水器320设于容纳腔靠近第二安装口112的一端，第一喷水器310的出水端和第二喷水器320的出水端相向设置，第一喷水器310上设有第一避让口311，第二喷水器320上设有第二避让口，第一供水管340连接于自动供水箱330的出水端和第一喷水器310的进水端之间，第二供水管350连接于自动供水箱330的出水端和第二喷水器320的进水端之间，具体的，容器主体110上设有用于穿设第一供水管340的第三安装口114以及用于穿设第二供水管350的第四安装口115，第三供水管360连接于自动供水箱330的出水端和进水口113之间，第一供水管340、第二供水管350和第三供水管360上均设有截止阀400，注浆组件包括进浆室510、出浆室520、注浆泵530、进浆管540和出浆管550，进浆室510穿设于第一安装口111和第一避让口311内，出浆室520穿设于第二安装口112和第二避让口内，进浆室510的出浆端和出浆室520的进浆端相向设置，进浆管540连接于注浆泵530的出浆端和进浆室510的进浆端之间，出浆管550的一端连接于出浆室520的出浆端，出浆管550上设有流量计600，具体的，第一喷水器310和第二喷水器320的结构相同，流量计600优选为超声波流量计，其中，自动供水箱330能够连续、稳定地供水并且能够调节水流的压力和大小，自动供水箱330的具体结构为本领域内的公知技术，在此不做赘述。
进行试验前，将礁灰岩试样放入容纳腔内，进行试验时，若打开第一供水管340上的截止阀400并关闭第二供水管350和第三供水管360上的截止阀400，即可在顺流条件下进行注浆，若打开第二供水管350上的截止阀400并关闭第一供水管340和第三供水管360上的截止阀400，即可在逆流条件下进行注浆，若打开第三供水管360上的截止阀400并关闭第一供水管340和第二供水管350上的截止阀400，同时调节自动供水箱330以使水流缓慢地注入容纳腔内，即可在静水条件下进行注浆，若同时关闭第一供水管340、第二供水管350和第三供水管360上的截止阀400，即可在无水条件下进行注浆，上述的注浆试验装置能够模拟多种注浆环境，有利于减小试验结果与实际操作之间的偏差，其中，放入容纳腔内的礁灰岩试样位于第一喷水器310和第二喷水器320之间并位于进水口113的上方，即供水组件于礁灰岩试样的外部向容纳腔内注水，当容纳腔内的水体完全浸没礁灰岩试样时能够很好地还原天然礁灰岩所处的水下环境。
参照图1，在其中的一些实施例中，还包括收集箱700，出浆管550远离出浆室520的出浆端的一端连接于收集箱700，通过收集箱700收集由出浆管550流出的浆液和水的混合物，以便于对流出的浆液和水的混合物进行回收利用，同时有利于防止环境污染。
参照图1和图4，在其中的一些实施例中，容纳腔内设有第一挡板800和第二挡板900，第一挡板800位于第一喷水器310的出水端处，第一挡板800上对应第一喷水器310的出水端设有第一通道810，第二挡板900位于第二喷水器320的出水端处，第二挡板900上对应第二喷水器320的出水端设有第二通道，第一通道810和第二通道内均设有止回阀，第一挡板800上对应进浆室510设有第一避让通孔820，进浆室510远离进浆管540的一端嵌设于第一避让通孔820内，第二挡板900上对应出浆室520设有第二避让通孔，出浆室520远离出浆管550的一端嵌设于第二避让通孔内，具体的，第一挡板800和第二挡板900的结构相同。进行试验前，将礁灰岩试样放入容纳腔内并夹置于第一挡板800和第二挡板900之间，以对礁灰岩试样进行限位，以便于稳定地对礁灰岩试样进行注浆，进行试验时，能够防止浆液和水逆流，以使浆液和水只能从出浆管550排出。
需要说明的是，在其中的一些实施例中，盖体120和容器主体110之间设有密封结构，具体的，密封结构包括设于盖体120和/或容器主体110上的密封圈，有利于提高容器的密封性，从而有利于提高压力表200所测数据的准确性，进而有利于提高实试验结果的准确性。
需要说明的是，在其中的一些实施例中，容器为透明结构，在进行试验时可使用透明状的礁灰岩试样，以便于试验人员观察浆液在礁灰岩试样内部的扩散路径。
参照图1和图2，在其中的一些实施例中，容器主体110上设有刻度116，以便于试验人员记录不同时刻浆液在礁灰岩试样内部的扩散范围，当然，刻度也可以设于盖体上，在此不作限定。
根据本发明的实施例的试验方法，其应用于上述的注浆试验装置，包括以下步骤：
制作透明状的礁灰岩试样；
打开盖体120，将礁灰岩试样放入容纳腔内并将盖体120重新盖设于容器主体110顶部的开口处；
通过供水组件向容纳腔内注水，以使礁灰岩试样的孔隙中充满水；
通过注浆组件向礁灰岩试样的孔隙中注浆；
观察浆液的扩散过程并记录压力表200和流量计600的数据；
其中，供水组件存在以下几种工况：
顺流工况，打开第一供水管340上的截止阀400并关闭第二供水管350和第三供水管360上的截止阀400；
逆流工况，打开第二供水管350上的截止阀400并关闭第一供水管340和第三供水管360上的截止阀400；
静水工况，打开第三供水管360上的截止阀400并关闭第一供水管340和第二供水管350上的截止阀400，同时调节自动供水箱330以使水流缓慢地注入容纳腔内。
进行试验时，若将供水组件切换至顺流工况，即可在顺流条件下进行注浆，若将供水组件切换至逆流工况，即可在逆流条件下进行注浆，若将供水组件切换至静水工况，即可在静水条件下进行注浆，若同时关闭第一供水管340、第二供水管350和第三供水管360上的截止阀400，即可在无水条件下进行注浆，从而能够模拟多种注浆环境，有利于减小试验结果与实际操作之间的偏差。
需要说明的是，在其中的一些实施例中，采用3D打印技术制作礁灰岩试样，有利于制作出高精度、高透明度并且具有天然礁灰岩孔隙结构的礁灰岩试样，从而有利于进一步减小试验结果与实际操作之间的偏差。
需要说明的是，在其中的一些实施例中，将礁灰岩试样放入容纳腔之前，在容纳腔的内壁上贴设透明薄膜，有利于防止礁灰岩试样在浆液的作用下粘结在容纳腔的内壁上，具体的，透明薄膜优选为塑料薄膜，其中，透明薄膜需对进水口113进行避让。
需要说明的是，在其中的一些实施例中，贴设透明薄膜之前，在透明薄膜朝向容纳腔的内壁的一面蘸取少量的水，以使透明薄膜能够紧密地贴合于容纳腔的内壁上。
需要说明的是，在其中的一些实施例中，进浆室510具有多个出浆端，进浆室510的出浆端抵接于礁灰岩试样上，以便于更好地对礁灰岩试样进行注浆。
在本说明书的描述中，如果涉及到“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”以及“一些示例”等参考术语的描述，意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种注浆试验装置，其特征在于，包括：
容器，包括容器主体和盖体，所述容器主体内设有容纳腔，所述容器主体的顶部设有连通于所述容纳腔的开口，所述盖体盖设于所述容器主体顶部的开口处，所述容器主体的一端设有连通于所述容纳腔的第一安装口，所述容器主体的另一端设有连通于所述容纳腔的第二安装口，所述容器主体的中部设有连通于所述容纳腔的进水口，所述容器主体或所述盖体上设有压力表；
供水组件，包括第一喷水器、第二喷水器、自动供水箱、第一供水管、第二供水管和第三供水管，所述第一喷水器设于所述容纳腔靠近所述第一安装口的一端，所述第二喷水器设于所述容纳腔靠近所述第二安装口的一端，所述第一喷水器的出水端和所述第二喷水器的出水端相向设置，所述第一喷水器上设有第一避让口，所述第二喷水器上设有第二避让口，所述第一供水管连接于所述自动供水箱的出水端和所述第一喷水器的进水端之间，所述第二供水管连接于所述自动供水箱的出水端和所述第二喷水器的进水端之间，所述第三供水管连接于所述自动供水箱的出水端和所述进水口之间，所述第一供水管、所述第二供水管和所述第三供水管上均设有截止阀；
注浆组件，包括进浆室、出浆室、注浆泵、进浆管和出浆管，所述进浆室穿设于所述第一安装口和所述第一避让口内，所述出浆室穿设于所述第二安装口和所述第二避让口内，所述进浆室的出浆端和所述出浆室的进浆端相向设置，所述进浆管连接于所述注浆泵的出浆端和所述进浆室的进浆端之间，所述出浆管的一端连接于所述出浆室的出浆端，所述出浆管上设有流量计。
2.如权利要求1所述的注浆试验装置，其特征在于，还包括收集箱，所述出浆管远离所述出浆室的出浆端的一端连接于所述收集箱。
3.如权利要求1所述的注浆试验装置，其特征在于，所述容纳腔内设有第一挡板和第二挡板，所述第一挡板位于所述第一喷水器的出水端处，所述第一挡板上对应所述第一喷水器的出水端设有第一通道，所述第二挡板位于所述第二喷水器的出水端处，所述第二挡板上对应所述第二喷水器的出水端设有第二通道，所述第一通道和所述第二通道内均设有止回阀，所述第一挡板上对应所述进浆室设有第一避让通孔，所述进浆室远离所述进浆管的一端嵌设于所述第一避让通孔内，所述第二挡板上对应所述出浆室设有第二避让通孔，所述出浆室远离所述出浆管的一端嵌设于所述第二避让通孔内。
4.如权利要求1所述的注浆试验装置，其特征在于，所述盖体和所述容器主体之间设有密封结构。
5.如权利要求1至4任一项所述的注浆试验装置，其特征在于，所述容器为透明结构。
6.如权利要求5所述的注浆试验装置，其特征在于，所述容器主体或所述盖体上设有刻度。
7.一种试验方法，其特征在于，应用于如权利要求5或6所述的注浆试验装置，包括以下步骤：
制作透明状的礁灰岩试样；
打开盖体，将礁灰岩试样放入容纳腔内并将盖体重新盖设于容器主体顶部的开口处；
通过供水组件向容纳腔内注水，以使礁灰岩试样的孔隙中充满水；
通过注浆组件向礁灰岩试样的孔隙中注浆；
观察浆液的扩散过程并记录压力表和流量计的数据；
其中，供水组件存在以下几种工况：
顺流工况，打开第一供水管上的截止阀并关闭第二供水管和第三供水管上的截止阀；
逆流工况，打开第二供水管上的截止阀并关闭第一供水管和第三供水管上的截止阀；
静水工况，打开第三供水管上的截止阀并关闭第一供水管和第二供水管上的截止阀，同时调节自动供水箱以使水流缓慢地注入容纳腔内。
8.如权利要求7所述的试验方法，其特征在于，采用3D打印技术制作礁灰岩试样。
9.如权利要求7所述的试验方法，其特征在于，将礁灰岩试样放入容纳腔之前，在容纳腔的内壁上贴设透明薄膜。
10.如权利要求9所述的试验方法，其特征在于，贴设透明薄膜之前，在透明薄膜朝向容纳腔的内壁的一面蘸取少量的水。
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